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数学 词典序与普通最小生成树在单点度限制下的区别

我们采用“最大边优先”的词典序:比较两棵树 时,先比较 ;若相等,再比较 ,依此类推。

数学 复杂度分析

时间的主导来自一次全局排序与 Kruskal;其余操作为线性或近线性。

数学 结论与展望

本文针对单点度限制下的词典序最小生成树问题,提出了一种基于 Kruskal 构造初始最小生成森林; 一类/二类边的划分与优先级排序; 离线“指派”技术快速确定被替换的边。

数学 问题定义

无向连通图 ,其中 、; 每条边 的权值 ,且互不相同; 一个整数 (),要求最终生成树中顶点 的度数恰好为 。 一棵生成树 ,满足: ; 若记 的边权升序为。

数学 相关工作与基础知识

无度约束的最小生成树(MST)可在多项式时间内求解{cormen2009introduction}: Kruskal:边按权升序,能连通且不成环则加入,复杂度 {kruskal1956shortest}; Prim:从任一顶点出发,每次取跨割最小边,二叉堆实现为 {prim1957shortest}。

数学 引言

本文给出一个多项式时间的构造算法,并在后续证明其在可行域内的词典序最优性。

数学 meta

{词典序最小生成树;度限制生成树;单顶点度约束;贪心算法;图论}。

算法 算法思路

我们研究的目标是:在所有满足 的生成树中,使按从小到大排序的边权向量 在“最大边优先”的词典序下最小(先最小化 ,若相同再最小化 ,依此类推)。

算法 正确性证明

本章在边权互异的前提下,严格证明第~{sec:base-tree}~节与第~{sec:types}~节所述算法在 的可行域内输出“最大边优先”的词典序最小生成树,且最优解唯一。 {}{{maxlex}} 对生成树 ,记其边权从小到大排序为 。 给定两棵树 ,定义 当且仅当存在最小的 使得 且 。

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